区块链公链共识机制之争

区块链底层技术平台尚处于不断创新,逐渐完善的阶段,以目前的技术水平尚不足以对现实世界产生巨大影响并进入到实际的大规模商用阶段。在目前的区块链底层平台的研发过程中,对共识机制、中心化与去中心化、交易处理速度和安全等问题最为关注,讨论也最为激烈,但对于未来如何实现高效、安全和去中心化的平台大家还尚未形成共识。

3.1公链平台项目的共识机制之争
图表4:区块链共识机制


工作量证明机制:Proof of Work(POW),是指获得多少代币,取决于主体挖矿贡献的工作量,一般来说,电脑性能越好,分给挖矿的矿就会越多。代表币种:BTC、LTC和现阶段的ETH。
权益证明:Proof of Stake(POS),类似于财产储存在银行,这种模式会根据你持有代币的量和时间,分配给你相应的利息。简单来说,就是指谁拥有的币多,谁就有发言权,所以POS就是根据持币比例来证明谁有发言权。
授权权益证明:Delegated Proof of Stake (DPoS),让每一个持有某种资产的人进行投票,由此产生一定数量的代表 ,再由选举产生的代表按照某种机制出块。从某种角度来看,DPOS有点像是议会制度,如果代表不能履行他们的职责(比如出现作弊等情况,他们会被除名,网络会选出新的节点来取代他们。代表币种:EOS。
实用拜占庭容错算法:PBFT Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT),PBFT是一种状态机副本复制算法,即服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态,同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示,使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便,假设|R|=3f+1,这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本,但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。代表币种:NEO。
对于POW,共识机制,最终由于专业矿工和矿机的存在,算力过度集中让社区趋向中心化发展,此外,大量重复计算产生的高能耗也是POW被诟病的原因之一;POS和DPOS,这种不需要消耗太多算力即可达成共识的机制对POW的上述缺陷有所弥补,但依靠代币数量获得出块又形成了新的中心化趋势,在现实中,诸多项目已经或者准备采用POW+POS的共识机制模式来解决相应问题,但目前对于哪种共识机制优于哪种共识机制,尚无定论。
除了以上共识机制之外,还有各种改进型的共识机制,包括租用共识机制LPOS(通过这一机制,代币持有者可以将他们的代币借给有全网节点的矿工,并获得分红收益)、动态权益的共识协议(DSC,通过动态选举若干记账人,然后在所有记账人中采用PBFT方式进行交易共识)、FBA联邦拜占庭共识、OCE(基于DBFT共识协议和可验证随机函数VRF的增强版本共识引擎,实现了近乎无限的可扩展性,只需很少的计算量,生产几乎不会分叉的区块链网络,OCE支持可插拔验证者、在线协议修复/升级)等。

3.2 中心化与去中心化之争
在目前的区块链技术平台项目中,对中心化还是去中心化争论较大,过度的去中心化影响效率,而过度的中心化又违背区块链的设计原则并有可能影响区块链安全性。从目前主要区块链项目的节点数量来看,基于POW和POS容易导致中心化问题,虽然能提升效率,但有可能牺牲安全和去中心化初衷;而基于POW共识机制则有可能导致效率低下,存在被中心化的风险;目前已有一些项目采用POW+POS的共识机制进行综合,以达到去中心化的目标并提升效率,至于未来具体谁优谁劣,还得看未来的应用的适用性。

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